CAD在三坐標(biāo)測量機(jī)中的應(yīng)用

前言

    三坐標(biāo)測量機(jī)作為一種高精度的通用測量設(shè)備已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的使用越來越為廣泛，也越來越受到生產(chǎn)型企業(yè)的重視。而三坐標(biāo)測量軟件中對CAD功能的引入，更是將三坐標(biāo)測量機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和易用性推到一個新的高度。

以下就以西安力德測量設(shè)備有限公司的三坐標(biāo)測量機(jī)測量方案為例，對CAD在三坐標(biāo)測量中的應(yīng)用做簡要介紹。

1、虛擬測量

    虛擬測量就是在沒有實際工件的情況下對CAD模型在軟件中進(jìn)行測量。

    西安力德測量設(shè)備有限公司的測量軟件擁有強(qiáng)大的CAD功能，要進(jìn)行虛擬測量時，打開軟件，選擇脫機(jī)工作模式，然后導(dǎo)入所要測量的CAD模型，并將CAD模型對應(yīng)到選定的坐標(biāo)系中即進(jìn)行測量。根據(jù)所要測量的幾何元素，使用鼠標(biāo)在CAD模型上點(diǎn)擊所要采點(diǎn)的位置，此時CAD模型上會顯示所采點(diǎn)的位置及其矢量方向。根據(jù)所測量的幾何要素的需要，可進(jìn)行多次采點(diǎn)。當(dāng)采夠所需要的點(diǎn)數(shù)后再在采點(diǎn)窗口中點(diǎn)確定，系統(tǒng)將會驅(qū)動虛擬測頭進(jìn)行采點(diǎn)，并擬和出要測的幾何元素及其圖形。

虛擬測量可以通過對沒有尺寸數(shù)據(jù)的CAD模型進(jìn)行測量，確定其各種尺寸參數(shù)。但這不是虛擬測量的主要目的，虛擬測量的主要功能是為在脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行自動測量編程做服務(wù)。

2、脫機(jī)編程

    數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)使批量測量的效率有所提高，通過對給定工件的測量進(jìn)行編程，可以實現(xiàn)全自動的快速測量。

在三坐標(biāo)測量軟件沒有引入CAD功能之前，對測量程序的編制要求專業(yè)人員對應(yīng)圖紙進(jìn)行編程，這種編程方法使用較為復(fù)雜，且對操作人員要求較高。

    還有一種方法就是使用三坐標(biāo)測量軟件的自學(xué)習(xí)編程功能，在對工件進(jìn)行實際測量的同時自動生成測量程序。當(dāng)再次測量同樣的工件時即可調(diào)用此程序進(jìn)行自動測量。由于這種方法簡單易用，適應(yīng)面廣，因此在業(yè)內(nèi)被廣泛使用。但由于這種編程離不開實際工件，所以也就帶來了很多難以克服的缺點(diǎn)。一是由于編程離不開硬件環(huán)境，必須要將給測量機(jī)配套的氣源等打開，使測量機(jī)能正常運(yùn)行方能進(jìn)行編程，這樣編成較為繁瑣。二是編程離不開工件，所以就必須等工件加工完成后才能進(jìn)行編程，這樣便會降低了工作效率從而影響生產(chǎn)。

    坐標(biāo)機(jī)測量軟件中引入CAD功能之后，由于可在脫機(jī)狀態(tài)下通過對CAD模型進(jìn)行虛擬測量，從而可完成自學(xué)習(xí)編程的過程，因此解決了以上問題。無論生產(chǎn)是否進(jìn)行，只要將設(shè)計部門設(shè)計的CAD圖紙文件輸入到測量軟件中，就可以進(jìn)行編程。等工件加工完成就可以進(jìn)行程序測量，這樣就大大提高的生產(chǎn)效率。其具體的方法是先在三坐標(biāo)測量軟件中打開要測量工件的CAD模型，然后打開測量程序自學(xué)習(xí)功能，建立好坐標(biāo)系后就可以開始模擬對工件的測量。系統(tǒng)將自動生成測量程序。

    在程序編制完成之后，還可以在CAD環(huán)境中調(diào)用程序進(jìn)行模擬測量，對程序進(jìn)行驗證，找出運(yùn)行過程中出現(xiàn)的錯誤測量路徑和采點(diǎn)，并對程序進(jìn)行修正，將實際測量中可能出現(xiàn)的問題降到最低，也最大程度的保證了測量過程中的安全性。

3、使位置公差評定更加方便

在    以往的三坐標(biāo)測量軟件中，要對幾何元素的位置公差進(jìn)行評定，必須手工輸入幾何元素的理論位置，然后再和實際測量得到的值進(jìn)行比對，這樣對位置公差的評定很不方便。

    當(dāng)坐標(biāo)測量機(jī)軟件引入CAD功能之后，就可以在軟件中對CAD模型進(jìn)行測量，由于模型是設(shè)計出來的，所以對其進(jìn)行測量所測得值既為幾何元素的理論值。在有了理論值之后，在對應(yīng)的坐標(biāo)系下再對實際工件進(jìn)行測量，即得到了所需幾何元素的實際值。這樣就可以對所測幾何元素的位置公差進(jìn)行評定。

這在使用中，既省去了手工逐個輸入幾何元素理論值的麻煩，而且也可以避免為了與圖紙上的標(biāo)注尺寸相對應(yīng)而頻繁變動坐標(biāo)系。這大大降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，也減少了出錯的幾率，同時也提高了測量的精度及效率。

4、CAD輸出用于逆向工程

    在當(dāng)前的生產(chǎn)制造中往往會碰到這么一種情況，客戶能提供給制造者的只有實物而沒有任何圖紙或CAD數(shù)據(jù)，特別是樣件中有曲線、曲面等很難通過測量獲得其準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)的復(fù)雜模型。在這種情況下，傳統(tǒng)的加工方法是使用雕刻法或其他方法制作出一個一比一的模具，再用模具進(jìn)行生產(chǎn)。這種方法無法獲得工件準(zhǔn)確的尺寸圖紙，也很難對其外型進(jìn)行修改。

    逆向工程就是為了解決以上難題而提出的一套理論。逆向工程是指由工件產(chǎn)生圖紙或各種相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)的過程，是相對與傳統(tǒng)的由圖紙數(shù)據(jù)而產(chǎn)生工件的過程而言的。三坐標(biāo)測量軟件中引入CAD功能用于逆向工程，使傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)用于成品檢測的功能，有了更大的擴(kuò)展。

在逆向工程中，首先使用三坐標(biāo)測量機(jī)對樣件的外型進(jìn)行精確測量，然后用CAD功能對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終生成一種或幾種CAD格式的數(shù)據(jù)文件。如西安力德公司的三坐標(biāo)測量軟件生成IGS格式的數(shù)據(jù)，而且還可以使用此軟件附帶的功能，使數(shù)據(jù)在多種CAD格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

這些數(shù)據(jù)文件可以被一般的CAD/CAM軟件系統(tǒng)所接受，利用這些軟件系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，或直接進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工法編程，最終指導(dǎo)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。也可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行切片處理，指導(dǎo)激光成型機(jī)進(jìn)行快速成型。

    逆向工程不僅能使工件快速的進(jìn)入批量生產(chǎn)，而且可以得到工件的CAD數(shù)據(jù)，有了這些數(shù)據(jù)，就可以再使用三坐標(biāo)測量機(jī)對生產(chǎn)出來的工件進(jìn)行檢測，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

結(jié)束語

    三坐標(biāo)測量機(jī)作為一種通用測量機(jī)，由于其具有很高的測量精度和測量效率，并且具有操作方便，可實現(xiàn)在線測量等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在現(xiàn)代工業(yè)中有了不可替代的地位。而CAD功能的引入，必將給三坐標(biāo)測量機(jī)帶來更大的使用空間。